一种制备低氨氮过硫酸钠的方法与流程

本发明涉及化工领域，更具体的公开了一种制备低氨氮过硫酸钠的方法。

背景技术：

1、过硫酸钠，又名高硫酸钠，分子式为na2s2o8，为白色结晶性粉末，溶于水，不溶于乙醇，主要用作漂白剂、氧化剂、乳液聚合促进剂。在化学工业中主要利用过硫酸钠产生自由基，作为聚合反应的引发剂；在石油开采行业，用于井下压裂的添加剂以及油的脱色；在食品工业中，是生产淀粉的调节剂；还是染发剂的基本成分之一，起脱色作用；在电子工业中，过硫酸盐广泛用于电子工业印刷电路铜板的清洗，充当印刷电路板刻蚀剂等；还用于电镀、电池和金属氧化表面处理、照相、蓄电池、制糖等工业部门。

2、过硫酸钠工业制备方法主要有化学合成法和电解法。化学合成法以过硫酸铵和氢氧化钠为原料，反应生成过硫酸钠同时放出大量氨气，利用吸收塔或减压方式除去生成的氨气。但是，残留的氨氮杂质很难完全去除，且能耗高，产率低，并且过硫酸铵工业上采用电解法制备，因此化学合成法物料本质上还是来源于电解法，因此电解法成为工业生过硫酸钠的主要方法。电解法采用h型电解槽体系，电解槽阳极一般使用硫酸钠、硫酸铵、去极化剂溶液，阴极则包含硫酸溶液，电解槽阳极与阴极之间使用导电隔板或滤膜隔开，过硫酸钠生成反应发生在阳极电解槽，反应结束后，阳极电解槽反应液除去部分溶剂，降温析晶，干燥后得到过硫酸钠。缺点1：为了提高收率，母液一般需要多次浓缩再降温析晶，这大大增加了能耗以及人工成本，最终导致生产成本很高；缺点2：由于硫酸钠溶解度不高，且电阻大，直接电解硫酸钠溶液，电解效率极低，仅有5%左右，目前报道的工艺解决办法是在阳极电解槽中加入硫酸铵以及去极化剂等提高电流效率，而大量硫酸铵的加入，引入的氨氮杂质则必然残留至过硫酸钠成品中，添加硫酸铵不仅大大增加了物料成本，而且由其引入的杂质导致产物质量不高，甚至造成产品不合格。

技术实现思路

1、本发明主要提供了一种制备低氨氮过硫酸钠的方法，以解决背景技术中过硫酸钠电解法工艺生产成本高以及添加硫酸铵导致产物中氨氮杂质高甚至产品不合格的问题。

2、为解决上述技术问题，根据本发明，更具体的说是一种制备低氨氮过硫酸钠的方法，包括以下内容：

3、s1、称取硫酸钠，加水溶解后，配置成质量浓度为13-20%溶液，经精密过滤器循环除去杂质后循环至电解槽；

4、s2、称取硫酸，加水稀释至质量浓度为20-30%，经精密过滤器除去杂质后循环至电解槽；

5、s3、将质量浓度为5-20%过硫酸钠溶液，经精密过滤器循环至电解槽；

6、s4、电解反应2-5h，电解过程中保持电解液微循环，并保持反应温度20-25摄氏度；

7、s5、实时监测电解液中硫酸钠反应速率，当反应速率降低至初始速率50-70%时，向电解槽中加入去极化催化剂，继续电解反应至结束；

8、s6、将步骤s5电解反应母液转移至结晶釜，减压蒸去部分溶剂，反应液降温析晶，析晶结束后，过滤，得过硫酸钠粗品；

9、s7、将步骤s6的过硫酸钠粗品加入纯化水中升温搅拌溶解，溶清后，加入磷酸氢二钠、硫酸镁，搅拌10-30min，保温过滤，除去氨氮杂质形成的固体，滤液再降温析晶，过滤，得过硫酸钠湿品，母液回收重复利用进入下一批次生产的步骤s3；

10、s8、将步骤s7的过硫酸钠湿品干燥后，得低氨氮过硫酸钠成品。

11、更进一步的，所述步骤s1中，电解槽为圆柱形，阴阳电极间无导电隔板或滤膜，电解槽阳极为铂、铂钛合金中的一种，更优选为铂钛合金，阴极为铅；电流密度为0.5-0.8a/cm2，更优选为0.6a/cm2。

12、更进一步的，所述步骤s5中，去极化催化剂为焦磷酸钠、焦磷酸钠水合物、硫氰酸锰中的一种或组合，投料量为催化剂：硫酸钠=1:1500-2000摩尔比。

13、更进一步的，所述步骤s6中，浓缩温度为30-50摄氏度，压力为5-15kpa，析晶温度为20-25摄氏度。

14、更进一步的，所述步骤s7中，溶解温度为40-55摄氏度，更优选为50摄氏度；析晶温度为20-25摄氏度；氨氮杂质固体为mgnh4po4·6h2o；投料量为磷酸氢二钠：硫酸镁：硫酸钠=1:1:1000-2000摩尔比。

15、更进一步的，所述步骤s8中，干燥温度为30-50摄氏度；干燥方式为鼓风干燥、真空干燥、流化床干燥中的一种。

16、由以上可知，本发明提供的技术方案，采用圆柱型电解槽，且阴、阳电解槽之间无导电隔板或滤膜，这使得各种离子能够快速分布，从而降低电极附近离子浓度，保护电极同时能避免电解速率降低过快；另外一个方面，本发明提供的技术方案，通过增加除杂以及重结晶工艺，极大的降低了过硫酸钠中氨氮杂质的含量，生产出高品质的过硫酸钠产品。其中，除杂工艺采用磷酸氢二钠、硫酸镁与氨氮杂质形成mgnh4po4·6h2o沉淀来去除产物中微量氨氮杂质，然后过滤除去杂质沉淀，析晶得到低氨氮的过硫酸钠，析晶母液添加至下一批次生产用电解槽，我们惊奇发现其能大大增加电解效率，无需额外添加硫酸铵就能解决电解效率极低的问题，大幅度降低物料成本，且生产纯化过程的析晶废弃母液无需多次结晶回收过硫酸钠，又大大降低时间、能耗成本，更重要的是，由于无需使用硫酸铵等胺类化合物，将极大减轻过硫酸钠纯化压力，最终获得具有成本优势以及质量优势的过硫酸钠产品。

技术特征：

1.一种制备低氨氮过硫酸钠的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备低氨氮过硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤s1中，所述电解槽为圆柱形，阴阳电极间无导电隔板或滤膜。

3.根据权利要求1所述的制备低氨氮过硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤s1中，电解反应槽阳极为铂、铂钛合金中的一种，阴极为铅，电流密度为0.5-0.8a/cm2。

4.根据权利要求1所述的制备低氨氮过硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤s5中，去极化催化剂为焦磷酸钠、焦磷酸钠水合物、硫氰酸锰中的一种或组合，投料量为催化剂：硫酸钠=1:1500-2000摩尔比。

5.根据权利要求1所述的制备低氨氮过硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤s6中，浓缩温度为30-50摄氏度，压力为5-15kpa，析晶温度为20-25摄氏度。

6.根据权利要求1所述的制备低氨氮过硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤s7中，溶解温度为40-55摄氏度，析晶温度为20-25摄氏度，氨氮杂质固体为mgnh4po4·6h2o，投料量为磷酸氢二钠：硫酸镁：硫酸钠=1:1:1000-2000摩尔比。

7.根据权利要求1所述的制备低氨氮过硫酸钠的方法，其特征在于：所述步骤s8中，干燥温度为30-50摄氏度，干燥方式为鼓风干燥、真空干燥、流化床干燥中的一种。

技术总结
本发明涉及化工领域，且公开了一种制备低氨氮过硫酸钠的方法，具体公开了过硫酸钠生产工艺中降低氨氮杂质的方法。传统电解工艺采用硫酸铵等含氨氮类化合物提高电解效率，导致产品中含氨氮杂质，使得制备的过硫酸钠产品质量不高。本工艺不需使用硫酸铵类物料，具有成本低，使用物料少，电解效率高，进一步通过添加磷酸氢二钠、硫酸镁降低氨氮含量，再结晶纯化，从而能够生产出低氨氮杂质含量的高品质过硫酸钠产品，氨氮杂质含量远远低于0.0010%。

技术研发人员：李智,郭奇,周鹰,朱成刚,郑南华,梁娜
受保护的技术使用者：优耐德引发剂（淮北）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18